大型机械模锻机角度故障原因分析及处理

张绘杰，黄胜伟，李树军，刘永红，刘贵州，宋华

（中石油渤海石油装备钻井装备公司，河北 沧州 062658）

渤海石油装备钻井装备公司2007年投产钻杆管体管端加厚生产线，模锻机为机械式模锻机，型号：KTU-S 630/3000，该镦锻机拥有两个工位，可以实现一次加热、两次镦锻，其作用是无缝管管端加热后进行模锻加厚。自生产线投产以来，模锻机发生多次由各种原因引起的角度故障。

1 机械模锻机结构及工作原理

图1 KTU-S 630/3000机械模锻机结构图

该模锻机的主要动力源是14主电机180kW，主电机通过6根皮带带动13飞轮，飞轮轴上的齿轮分别与12夹持曲轴离合齿轮和11镦锻曲轴离合齿轮啮合，12夹持曲轴、连杆、摆锤和3大连杆机构，控制工位的打开和闭合，通过7偏心轴和8抓紧力调整装置来调节工位闭合时的下压力，为避免钳口闭合时，管体在模具内被巨大的抓紧力压成椭圆，6上钳口内安装有缓冲装置，在6上钳口下压力的作用下使管端在5模具内保持稳定，与镦锻曲轴连接的连杆上安装有9镦锻滑块和冲模，可实现对加热管端的快速锻造。

2 角度故障及处理措施

模锻机在正常自动工作过程中，夹持曲轴角度上顶点角度范围为：352°～13°，下顶点角度范围为：172°～193°，镦锻曲轴角度上顶点角度范围为：352°～13°。如果模锻机在自动工作过程中，某一曲轴所在顶点的角度超出了范围值，则模锻机停止运转，造成生产线停产。见图2。

（1）故障现象：模锻机在自动运行时，发生夹持曲轴角度在下顶点的角度值超出允许范围，模锻机停止运转。检查发现，模锻机在手动分步动作时，夹持曲轴的上顶点角度值、镦锻曲轴的上顶点角度值均超出允许范围。夹持曲轴上顶点角度约18°，下顶点角度约199°，镦锻曲轴上顶点角度约19°。

检查测量夹持曲轴刹车间隙2.5mm，在2.4～2.7mm标准范围内，夹持曲轴离合间隙2.1mm，在2～2.3mm标准范围内，检查测量镦锻曲轴刹车间隙1.4mm，在1.2～1.5mm标准范围内，镦锻曲轴离合间隙3.1mm，在3～3.3mm标准范围内，各处间隙未见异常；检查夹持曲轴、镦锻曲轴刹车盘冷却水，温度没有过热现象；检查夹持曲轴、镦锻曲轴刹车气缸的排油孔，没有堵塞，有润滑油从刹车气缸内流出，情况正常；检查电磁阀、过滤器、减压阀、油雾器各零件动作功能参数正常。

分析认为，只有当全部电磁阀SOL-GBR1、SOL-GBR2、SOL-GCLL、SOL-GCLH、SOL-UCL、SOL-UBR1、SOL-UBR2均动作卡塞迟缓，才会出现该故障现象。通过检查电磁阀芯，动作功能均正常。由此可判断各电磁阀的消音器堵塞，电磁阀不能迅速排气，造成该故障。

处理措施：①吹扫压缩空气管道，清洗各电磁阀消音器上附着的污物；②在保证电磁阀和气缸良好润滑的前提下，降低油雾器的供油量；③定期清洗电磁阀的消音器，消除故障隐患。

（2）故障现象：模锻机在自动运行时，镦锻曲轴在上顶点的角度值发生变化，由2°逆时针缓慢变化到350°～340°，超出允许范围，模锻机停止运转。检查测量镦锻曲轴刹车间隙标准范围内，未见异常；检查消音器、电磁阀、过滤器、减压阀、油雾器各零件动作功能参数正常；检查刹车盘冷却水，温度没有过热现象；检查刹车气缸的排油孔，没有堵塞，有润滑油从刹车气缸内流出，情况正常。

分析认为，刹车片和刹车盘之间有油污，造成该故障，当镦锻曲轴角度在上顶点时，曲柄、曲拐呈水平状态，镦锻曲轴在上顶点时进行了刹车，在气缸的推动下，刹车片和刹车盘紧密接触，刹车盘使曲轴停止转动。但是，镦锻曲轴停止转动之后，刹车片和刹车盘之间的摩擦力，由于受到油污等介质的影响，造成摩擦力小于曲拐及连杆等部件的自重，所以曲轴在自重的作用下缓慢转动。

图2 正常工作时的夹持曲轴角度和镦锻曲轴角度

图3 镦锻曲轴刹车系统

处理措施：①拆解镦锻曲轴刹车系统，清理干净刹车片和刹车盘区域的油污，组装镦锻曲轴刹车系统，调整镦锻曲轴刹车间隙在标准范围内。②在保证镦锻曲轴润滑效果的前提下，降低镦锻曲轴集中润滑系统油脂供给量，由12.6CC/Hr调整为10CC/Hr。调整后，紧密监控镦锻曲轴处THD-6温度传感器的温度，必须低于报警温度（55℃）。镦锻曲轴刹车系统。③在镦锻曲轴刹车系统后盖下方，开导油孔，将镦锻曲轴处排出的废油脂导出，防止废油脂堆积，消除故障隐患。

（3）模锻机在工作时，夹持曲轴上顶点的角度值为345°，超出允许范围，模锻机停止工作。

检查各曲轴相应刹车、离合间隙，均在允许范围内，电磁阀、消音器、油雾器、冷却水相应参数功能无异常，同时发现模锻机在停顿几分钟后，夹持曲轴动作后，上顶点的角度值为3，模锻机回复正常，连续工作几分钟后，模锻机镦锻曲轴上顶点的角度值为343，角度超范围停机。

分析认为，模锻机持续工作几分钟后，储气罐消耗一定量压缩空气，储气罐压力不足，造成夹持曲轴或镦锻曲轴提前停止转动且角度异常。停顿几分钟后，储气罐压力回复正常。如此反复出现故障。

针对该情况，检查发现公司压缩空气系统气源正常，模锻机大储气罐补气缓慢。更换大储气罐减压阀后，故障消除，模锻机恢复正常工作。

（4）模锻机在工作过程中，夹持曲轴上顶点的角度值为25°，超出允许范围，模锻机停止工作。

检查发现，夹持曲轴转动时，夹持曲轴刹车电磁阀SOL-GBR2比SOL-GBR1排气时间长，打开电磁阀SOL-GBR2，发现阀芯磨损，压缩空气持续供应，造成夹持曲轴不能及时停止。更换电磁阀SOL-GBR2，故障排除。

（5）工作过程中，模锻机镦锻曲轴转动到98°后，停止转动，模锻机不能工作。

检查中发现，控制镦锻曲轴角度的按钮无作用，进一步检查镦锻曲轴离合、刹车电磁阀线路正常，发现镦锻曲轴刹车电磁阀的继电器给脉冲信号后，无吸合动作，造成镦锻曲轴不能转动。更换该电磁阀继电器后，模锻机恢复正常。

（6）模锻机在工作过程中，镦锻曲轴上顶点的角度值，在每动作一次持续增大一点的过程中，达到14°，超出允许范围，模锻机停机。

检查中打开镦锻曲轴装置外壳盖，可以闻到烧“糊”的气味，遂检查镦锻曲轴刹车盘冷却水管线，发现回水管线堵塞，造成镦锻曲轴刹车盘逐渐发热，刹车片和刹车盘的摩擦力逐渐变小，镦锻曲轴上顶点的角度值逐渐变大，最后超出范围停机。处理措施：①清洗刹车盘内管路及冷却水管路；②补充设备维护保养规定，定期清洗模锻机冷却水系统管路，避免管路堵塞，消除故障隐患。

3 结语

通过总结模锻机角度故障处理经验，及制定相应的预防处理措施，减少了模锻机角度故障的发生。